Volvo teste ses batteries de camions électriques par simulation

Sur un écran d'ordinateur, un bloc de batteries peut désormais être démonté et reconstruit en quelques minutes, chaque soudure étant contrôlée avant qu'un seul morceau de métal ne soit découpé. C'est l'image de travail derrière une application de simulation développée par Resolvent, un cabinet d'ingénierie danois spécialisé dans les énergies vertes, et désormais utilisée par le service R&D de Volvo. Le récit présenté ici provient d'un article sponsorisé par l'éditeur de logiciels COMSOL, qui a fourni l'environnement de modélisation.

Le problème est concret. Les camions de livraison parcourent de longues distances sur autoroute, et les blocs de batteries des versions électriques tiennent souvent trop peu longtemps pour ce type d'usage. Le projet LaserBATMAN, mené de mai 2022 à mai 2025, visait deux objectifs pour les blocs de batteries : la robustesse et la durée de vie. Une étape touche aux deux : le soudage laser, utilisé pour relier les cellules de batterie à une barre omnibus, la bande métallique qui les relie dans un bloc. Un soudage bien réalisé peut favoriser la durée de vie de la batterie ; mal réalisé, il peut accroître le risque de dégradation. La modélisation numérique a été la méthode de l'équipe pour prédire ces effets à chaque étape de fabrication.

L'équipe a commencé par étudier la façon dont le soudage affecte l'électrochimie des cellules individuelles. Ses ambitions se sont élargies : elle a modélisé les performances, de la cellule au bloc, puis a transformé le modèle en outil de conception. Elle a d'abord construit un modèle électrochimique d'une cellule à partir des équations de réactions chimiques, lui a fourni des données d'entrée, et a utilisé les résultats pour entraîner un réseau de neurones profond, un modèle simplifié qui donne rapidement une idée du comportement de la cellule. L'application repose sur ce modèle entraîné. Les utilisateurs saisissent la géométrie du bloc, le nombre de cellules, la température ambiante et les profils de charge et de décharge, puis observent les performances de la batterie. Un « Busbar Weld Design Tool » intégré à l'application permet de faire varier la forme de la soudure, l'épaisseur de la barre omnibus et la profondeur de pénétration du laser, et de tester ce qui se passe en production si une soudure ne pénètre pas assez profondément dans la barre. Une fonction « Compute Battery » indique la température de la soudure, l'état de charge et l'épaisseur de la couche d'interphase solide–électrolyte, et peut montrer si le flux d'air de refroidissement crée de la turbulence ou de l'air stagnant.

Pour les exploitants de flottes, l'enjeu est celui que les camions affrontent déjà sur la route : un bloc qui tient assez longtemps pour les trajets autoroutiers. Les utilisateurs immédiats de l'application sont des ingénieurs, non des conducteurs. Elle permet à l'équipe R&D de Volvo de tester les choix de soudure et de refroidissement avant de s'y engager, et l'équipe de Resolvent affirme qu'elle permet d'arbitrer entre refroidissement et taille du bloc. Dans un exemple décrit, un meilleur refroidissement permettrait de retirer deux cellules de batterie de la conception tout en conservant les mêmes performances. Il s'agit d'une projection issue du modèle, et non d'un résultat mesuré sur un camion ; l'article ne fournit ni donnée de terrain ni calendrier de production pour le confirmer. Ce que le projet démontre, en revanche, c'est une méthode : l'étape de soudage, longtemps considérée comme un simple détail de fabrication, est désormais modélisée aux côtés de la chimie des cellules et du refroidissement, dans une même question de conception.